JP3806423B2 - Turbine blade fixed structure - Google Patents
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Description
本発明は、サイドエントリー式動翼を備えた蒸気タービンやガスタービン等の回転機械に適用されるタービン動翼の固定構造に関するものである。 The present invention relates to a turbine rotor blade fixing structure applied to a rotary machine such as a steam turbine or a gas turbine provided with a side entry type rotor blade.
従来より、蒸気タービンやガスタービンのような回転機械は、ロータディスクの周面から放射状に突出するタービン動翼(以下「動翼」という。)が円周方向へ近接して多数配列された構成を備えている。このような動翼は、ロータディスクの周面に設けられた翼溝に対し、ロータ軸方向から翼根を挿入して組み込まれるようになっている。そして、このようなサイドエントリー形動翼の場合、動翼の組み込み完了後には、動翼がロータ軸方向へ移動するのを阻止するため、軸方向の抜け止め(固定)対策が必要となる。 Conventionally, a rotating machine such as a steam turbine or a gas turbine has a configuration in which a large number of turbine blades (hereinafter referred to as “moving blades”) that protrude radially from the circumferential surface of a rotor disk are arranged close to each other in the circumferential direction. It has. Such a moving blade is incorporated by inserting a blade root from the rotor axial direction into a blade groove provided on the circumferential surface of the rotor disk. In the case of such a side-entry type moving blade, after the moving blade has been assembled, it is necessary to take an axial retaining (fixing) measure in order to prevent the moving blade from moving in the axial direction of the rotor.
上述した動翼の抜け止め対策、すなわちタービン動翼の固定構造としては、従来より翼台からロータディスクに跨って挿入されるピンを用いたものが知られている。
また、たとえば頂部のシュラウドが動翼と一体に形成され、しかもシュラウドが咬合い型であるインテグラルシュラウドのように、予めある程度までロータ軸方向へ全周の動翼(全数)を挿入しなければ組み込み不可能な構造の場合、上述したピンによる固定構造を採用することができないため、たとえばロッキングピースと呼ばれる部品を使用して動翼を固定する構造が提案されている。この場合のロッキングピースは、ドーナツ形状の板状部材を分割したような扇形の部品となる(たとえば、特許文献1参照)。
In addition, for example, as in the case of an integral shroud in which the top shroud is formed integrally with the moving blade and the shroud is an occlusal type, all the moving blades (total number) must be inserted in the rotor axial direction to some extent in advance. In the case of a structure that cannot be assembled, the above-described fixing structure using a pin cannot be employed. Therefore, a structure for fixing a moving blade using, for example, a part called a locking piece has been proposed. The locking piece in this case is a fan-shaped component obtained by dividing a donut-shaped plate-like member (see, for example, Patent Document 1).
しかしながら、上述したロッキングピースを用いたタービン動翼の固定構造の場合、ロータディスクの全周にわたってロッキングピース挿入用のスペースを形成することが必要となる。このため、動翼の翼根両端面及びロータディスク両端面に対し、複雑な加工形状の面倒な溝加工を全周にわたって施す必要が生じ、加工工数やコスト面で不利になるという問題があった。
また、上述したロッキングピースは、数が多くなることに加えて、加工の難しい扇形形状であるため歩留まりが悪く、従って、この点もコストアップの要因となっていた。
さらに、上述したロッキングピースは、適所に設けた挿入窓からスペース内へ順次挿入して円周方向へ送られるが、全周にわたって挿入された後には、挿入窓から抜け出ることがないようにするため、挿入窓の位置で隣接するものどうしをスポット溶接などにより固定する必要があった。
However, in the case of the turbine rotor blade fixing structure using the locking piece described above, it is necessary to form a space for inserting the locking piece over the entire circumference of the rotor disk. For this reason, it is necessary to perform troublesome grooving of complex machining shapes on both ends of the blade root and both ends of the rotor disk over the entire circumference, which is disadvantageous in terms of machining man-hours and costs. .
Further, in addition to the increase in the number of the above-described locking pieces, the yield is poor because of the fan-shaped shape that is difficult to process. Therefore, this point is also a factor in increasing the cost.
Furthermore, the above-mentioned locking piece is inserted into a space sequentially from an insertion window provided in a proper position and fed in the circumferential direction. However, after being inserted over the entire circumference, the locking piece does not come out of the insertion window. It was necessary to fix the adjacent objects at the position of the insertion window by spot welding or the like.
このように、ロッキングピースを用いた従来のタービン動翼の固定構造では、複雑でコストのかかる加工や部品が必要となることから、部品形状や加工を単純化して確実な固定が可能となるタービン動翼の固定構造が望まれる。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、単純な加工及び単純な形状の部品により、ロータディスクに対してタービン動翼を確実に固定することができるタービン動翼の固定構造を提供することにある。
As described above, the conventional turbine blade fixing structure using the locking piece requires complicated and costly processing and parts, so that the turbine can be securely fixed by simplifying the shape and processing of the parts. A moving blade fixed structure is desired.
The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to reliably fix the turbine rotor blade to the rotor disk by simple processing and parts having a simple shape. An object of the present invention is to provide a turbine rotor blade fixing structure that can be used.
本発明は、上記の課題を解決するため、下記の手段を採用した。
本発明に係るタービン動翼の固定構造は、ロータ軸方向からロータディスクの翼溝に翼根を挿入して組み立てられるサイドエントリー形のタービン動翼がロータ軸方向へ移動するのを阻止するタービン動翼の固定構造であって、
前記ロータディスクの外表面に設けた円周方向の凹溝部と、
前記タービン動翼のプラットホームに設けられ、該プラットホームの一端部を半径方向に切り欠いた貫通部と該貫通部から円周方向へ延びる横溝部とを備えて略L字断面形状に形成され、所定の組立位置で前記凹溝部の外周側に重なる切欠加工部と、
前記凹溝部と前記横溝部との間に形成されるキー空間部に挿入されるキー本体部と、前記貫通部と前記凹溝部とに跨って差し込まれるキー固定部とを備えて略L字状断面に形成され、前記タービン動翼毎に設けられる止めキーとを具備し、
前記止めキーを前記貫通部から差し込んで円周方向へスライドさせ、前記キー本体部を前記キー空間部に挿入した後、前記プラットホームの上面部適所にかしめ部を形成して前記止めキーの抜け止めにしたことを特徴とするものである。
In order to solve the above problems, the present invention employs the following means.
The turbine rotor blade fixing structure according to the present invention is a turbine motion that prevents side entry type turbine rotor blades assembled by inserting blade roots into rotor blade blade grooves from the rotor axial direction from moving in the rotor axial direction. A wing fixing structure,
A circumferential groove in the outer surface of the rotor disk;
Provided on the platform of the turbine rotor blade, and having a substantially L-shaped cross-sectional shape including a through-portion in which one end of the platform is cut out in a radial direction and a lateral groove extending in the circumferential direction from the through-portion. A notched portion that overlaps with the outer peripheral side of the concave groove at the assembly position;
A key body portion inserted into a key space portion formed between the concave groove portion and the lateral groove portion, and a key fixing portion inserted across the penetration portion and the concave groove portion, and having a substantially L shape. A stop key formed in a cross-section and provided for each turbine blade,
The locking key is inserted from the through portion and slid in the circumferential direction, and after inserting the key body portion into the key space portion, a caulking portion is formed at an appropriate position on the upper surface of the platform to prevent the locking key from coming off. It is characterized by that.
このようなタービン動翼の固定構造によれば、所定の組立位置において、ロータディスク側の凹溝部とタービン動翼側の横溝部とが円周方向に重なり、キー空間部を形成する。そして、キー空間部に連通する貫通部を設けたことにより、プラットホームの外周側から貫通部に止めキーを差し込んで円周方向にスライドさせることができ、この結果、止めキーのキー本体部を容易にキー空間部へ挿入することができる。この状態でプラットホームの上面部適所にキー固定部と係合するかしめ部を形成し、円周方向のスライドを阻止すれば、簡単な工具により止めキーを容易に固定して確実な抜け止めを施すことができる。
さらに、貫通部及びキー空間部に挿入された止めキーは、ロータディスク及びタービン動翼の両方と係合しているので、ロータ軸方向におけるロータディスク及びタービン動翼の相対移動を阻止することができる。
According to such a turbine blade fixing structure, at a predetermined assembly position, the concave groove portion on the rotor disk side and the lateral groove portion on the turbine blade side overlap in the circumferential direction to form a key space portion. And by providing the penetration part communicating with the key space part, the stop key can be inserted into the penetration part from the outer peripheral side of the platform and slid in the circumferential direction. As a result, the key body part of the stop key can be easily Can be inserted into the key space. In this state, a caulking portion that engages with the key fixing portion is formed at an appropriate position on the upper surface portion of the platform, and if sliding in the circumferential direction is prevented, the locking key can be easily fixed with a simple tool to provide a reliable retaining prevention. be able to.
Furthermore, since the stop key inserted into the penetrating part and the key space part is engaged with both the rotor disk and the turbine rotor blade, relative movement of the rotor disk and the turbine rotor blade in the rotor axial direction can be prevented. it can.
また、本発明のタービン動翼の固定構造においては、前記止めキーのキー固定部にかしめ補助用の面取加工部を設けることが好ましく、これにより、簡単なかしめ作業によりキー固定部を係止するかしめ部を容易に形成することができるので、止めキーを確実に固定して抜け止めすることが可能となる。 In the turbine blade fixing structure of the present invention, it is preferable to provide a chamfering assisting chamfered portion in the key fixing portion of the locking key, thereby locking the key fixing portion by a simple caulking operation. Since the caulking portion can be easily formed, the stop key can be securely fixed and prevented from coming off.
上述した本発明のタービン動翼の固定構造によれば、タービン動翼のプラットホーム外周側から止めキーを差し込むようにしてキー本体部をキー空間部に挿入し、プラットホーム上部をかしめるという簡単な作業により、止めキーを固定して抜け止めすると共に、この止めキーによりタービン動翼を所定の組立位置に確実に固定することができる。
また、このような固定構造に必要なロータディスクの凹溝部、タービン動翼の切欠加工部及び止めキーについては、ロッキングピースを使用する従来構造と比較して平面で構成される矩形断面のように単純な溝加工及び単純な形状の部品となる。従って、歩留まりの向上に加えて加工工数も低減されるので、加工コストを抑制して安価な固定構造を提供することができる。
According to the turbine blade fixing structure of the present invention described above, a simple operation of inserting the key body portion into the key space portion by inserting the stop key from the platform outer periphery side of the turbine blade and caulking the upper portion of the platform. As a result, the stop key can be fixed and prevented from coming off, and the turbine rotor blade can be securely fixed at a predetermined assembly position by the stop key.
In addition, the rotor disk concave groove, the turbine blade notched portion and the stop key required for such a fixed structure are like a rectangular cross section formed by a plane compared to the conventional structure using a locking piece. Simple grooving and simple shaped parts. Therefore, since the number of processing steps is reduced in addition to the improvement in yield, it is possible to provide an inexpensive fixing structure while suppressing processing costs.
以下、本発明に係るタービン動翼の固定構造の一実施形態を図面に基づいて説明する。
図2は、ロータディスクの要部を軸方向から見た概略構成図である。ロータディスク1の外表面1aには、円周方向へ等ピッチに配列した多数の翼溝2が設けられている。この翼溝2は、後述するツリー形の翼根と同じ断面形状に形成された凹溝部である。なお、翼溝2の軸線は、ロータディスク1の軸方向から適当な角度をもって傾斜している。
一方、タービン動翼(以下「動翼」という。)3は、翼部本体4と、プラットホーム5と、翼根6とを具備して構成される。この動翼3は、翼溝2と同様に軸線が傾斜しているツリー形の断面形状とした翼根6を、ロータ軸方向から翼溝2に挿入して組み立てられるようになっている。このような動翼3は、サイドエントリー形と呼ばれている。なお、サイドエントリー形の動翼3は、たとえばインテグラルシュラウドのように、翼部本体4の先端部(頂部)に図示省略のシュラウドが一体に設けられて咬み合うなど、特に全周の動翼3を同時に挿入しなければ互いに干渉して組み付けできない場合に有効である。
Hereinafter, an embodiment of a turbine blade fixing structure according to the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 2 is a schematic configuration diagram of the main part of the rotor disk as seen from the axial direction. A large number of
On the other hand, the turbine rotor blade (hereinafter referred to as “the rotor blade”) 3 includes a
さて、翼根6をロータ軸方向からロータディスク1の翼溝2に挿入することによって組み立てられるサイドエントリー形の動翼3には、ロータ軸方向へ移動するのを阻止するために、図1に示すような抜け止めとなる固定構造が必要である。そこで、ロータディスク1の外表面1aに設けた円周方向の凹溝部10と、各動翼3のプラットホーム5に設けた略L字状断面の切欠加工部20と、略L字状断面に形成されて各動翼3毎に設けられた止めキー30とにより、動翼3の固定構造が構成されている。
In order to prevent the side entry
凹溝部10は、図4に示すように、ロータディスク1の外表面1aに設けられた円周方向の矩形断面溝部である。この凹溝部10は、翼溝2が形成されて窪んだ部分を除く外周面1aに対して、ロータディスク1の全周にわたって所定の幅W1で溝加工を施したものである(図4(b)参照)。
このような凹溝部10は、ロータ軸方向において対向する二つの段差面11を形成することが主目的であるから、凹溝部10の幅W1は、ロータディスク1の軸方向厚さ(幅)Wと比較して十分に小さなものでよい。なお、凹溝部10を設ける外表面1aの軸方向位置については、特に限定されるものではないが、動翼本体4の存在が止めキー30の挿入作業を行う際に最も障害となりにくい位置、すなわち軸方向の端部近傍とするのが好ましく、図示の例では軸方向端面から近い長さLの位置に設けられている。
As shown in FIG. 4, the
The main purpose of the
切欠加工部20は、図5に示すように、各動翼3のプラットホーム5に設けられている半径方向の貫通部21と、貫通部21の下端部側から円周方向へ延びる横溝部22とを備えて略L字状断面に形成された溝加工部である。この切欠加工部20は、所定の組立位置で上述した凹溝部10と一致して半径方向に重なるように、すなわち、凹溝部10の上方となる外周側に切欠加工部20を重ねて止めキー30の挿入用空間を形成することができるように、軸方向端面から長さLの軸方向端部近傍に設けられている。
As shown in FIG. 5, the notched
貫通部21は、プラットホーム5の円周方向端部、すなわち多数の動翼が互いに隣接する側端部を、上述した凹溝部10と同様の幅W1として上端面から下端面に貫通するように切り欠いた矩形断面の溝加工部である。このような貫通部21を設けることにより、プラットホーム5には、ロータ軸方向において対向する二つの段差面21aが形成される。なお、貫通部21の円周方向長さについては、軸方向端面から遠い中心側の短い長さLsが、後述する止めキー30を差し込んで挿入する作業をできるように設定されていればよい。
The penetrating
横溝部22は、上述した凹溝部10と協働して貫通部21の下端部側から円周方向内側(翼根6の中心側)へ延びるキー空間部23を形成するもので、該キー空間部23の上端面が止めキー30の係止面24として機能するように加工したものである。換言すれば、係止面24を有する横溝部22は、貫通部21と同様の幅W1を有しており、円周方向の長さLrについては、後述する止めキー30を確実に係止して上方へ抜けない程度の面積を確保した係止面24が形成されるものであればよい。
図示の例では、軸線が傾斜する翼根6の軸方向端面側がプラットホーム5に一体的に連結される付け根部分を、プラットホーム5の下面と同一面を形成するように部分的に削ることで、係止面24を備えて全体が幅W1の横溝部22が形成されている。すなわち、翼根6の一部を溝加工により除去し、凹溝部10と同じ断面形状の空間を延長するようにしてキー空間部23が形成されている。
The
In the example shown in the drawing, the root end portion where the axial end surface side of the
止めキー30は、キー本体部31と、このキー本体部31から垂直に設けたキー固定部32とにより、略L字状断面形状に形成された一体部品である。キー本体部は、凹溝部10と横溝部20とにより形成されるキー空間部23に挿入され、止めキー30自体の抜け止めとして機能する部分である。なお、止めキー30は、動翼3と同数が必要となる。
キー本体部31は、幅をW1とし厚さをHとした矩形断面を有している。この場合の幅W1は、上述した凹溝部10、貫通部21及び横溝部22と同じである。また、キー本体部31の厚さHについては、動翼3の組立状態で凹溝部10の底面から横溝部22の係止面24までの高さと、すなわち凹溝部10の深さHと一致している。従って、凹溝部10の断面形状に等しいキー空間部23の矩形断面と同じ断面形状となる。なお、キー本体部31は、係止面24と同じ長さLrに設定された挿入面31aを有している。
The
The key
キー固定部32は、貫通部21に差し込まれて凹溝部10の段差面11及びプラットホーム5の段差面21aと係合する部分である。
図示のキー固定部32は、ロータ軸方向の両端面に面取加工部33を設けてあるので、残った端面32aが貫通部21の段差面21aと係合する。また、面取加工部33を設けていないキー固定部32の下端部からキー本体部31に連続する高さHの端面32bが、凹溝部10の段差面11と係合する。なお、端面32bの全長Laは、貫通部21の短い円周方向長さLsよりも小さな値とし、また、止めキー30の全高Haは、凹溝部10の深さ及びプラットホーム5の厚さの合計値に一致させた値とする。
The
Since the illustrated
面取加工部33は、プラットホーム5の上面部をポンチング等により塑性変形させて止めキー30を固定するかしめ部40の形成を容易にする目的で設けたものである。すなわち、面取加工部33の形成により、止めキー挿入方向に対する傾斜面が形成されるので、面取加工部33のない直交面との間にかしめ部40を形成する場合と比較して、比較的簡単な作業で容易かつ確実なかしめ固定が可能になる。
なお、上述した説明において、たとえばキー本体部31の幅及び凹溝部10の幅が共にW1で等しいものとしたが、他の部分も含めて、実際には寸法公差を考慮することで容易に組み込み可能な寸法設定となっている。
The chamfered
In the above description, for example, the width of the
以下、上述した固定構造について、固定作業の方法を作業手順により説明する。
最初に、凹溝部10が形成されたロータディスク1の各翼溝2に、動翼3の翼根6をロータ軸方向から所定の組立位置まで挿入する。この結果、凹溝部10と切欠加工部20とは、ロータ軸方向において位置ずれすることなく半径方向に重なっている。
この場合の動翼3は、全周にわたって全数挿入しなければ組み込み不可能な構造のサイドエントリー形動翼でもよいし、あるいは、各動翼3を順次組み込みして固定可能なサイドエントリー形動翼であってもよい。
Hereinafter, the fixing work method of the above-described fixing structure will be described according to work procedures.
First, the
The moving
こうして動翼3が所定の組立位置まで挿入された後、止めキー30をプラットホーム5の外周側から切欠加工部20に差し込む。この時、貫通部21の長さLsが止めキー30の全長Laより大きいため、貫通部21の上方から凹溝部10の底面に到達するまで容易に差し込むことができる。
次に、貫通部21に差し込まれた止めキー30は、翼根6の中心方向へスライドさせることによりキー本体部31がキー空間部23に挿入される。この結果、キー本体部31の挿入面31aが係止面24の下に位置しているので、止めキー30は差し込み方向への移動が阻止されて抜け止めされる。
After the moving
Next, the
また、止めキー30の端面32aがロータディスク1側の凹溝部10に挿入されて段差面11と係合し、かつ、止めキー30の端面32bが動翼3側のプラットホーム5を貫通して段差面21aと係合しているので、ロータディスク1と動翼3とは、一体構造の止めキー30によりロータ軸方向へ相対移動することが阻止される。すなわち、ロータディスク1の翼溝2に挿入された動翼3の翼根6が、ロータ軸方向へ移動して抜け出ることが阻止される。
最後に、プラットホーム5の上面をポンチングやコーキング等によりかしめ、かしめ部40を形成して止めキー30の円周方向へのスライド移動を阻止すれば、キー本体部31をキー空間部23に挿入した状態に固定することができる。
Further, the
Finally, if the upper surface of the
このように、止めキー30を貫通部21から切欠加工部20へ差し込み、さらに、止めキー30をスライドさせてキー本体部31をキー空間部23へ挿入した後にかしめ部40を形成するという作業を繰り返すことにより、動翼3の全数を容易かつ確実に固定することができる。
このような固定構造に必要な凹溝部10は、矩形断面の溝加工をロータディスク1の外表面1aに施すものであるから、比較的容易で加工工数が少なくてすむ溝加工となる。また、プラットホーム5を貫通する貫通部21及び翼根6の一部を切り欠いた横溝部22により形成される切欠加工部20についても、加工形状が比較的簡単なために加工が容易であり、加工工数も少なくてすむ。
さらに、止めキー30についても、全体として平面で構成される矩形断面を組み合わせた形状であるから、加工が容易で歩留まりもよい。
In this way, the operation of forming the
The
Furthermore, the stop key 30 also has a shape that combines rectangular cross sections formed of a plane as a whole, so that it can be easily processed and the yield can be improved.
従って、部品形状や加工を単純化して、すなわち、複雑でコストのかかる加工部品及び加工が不要になるので、確実な固定を安価に行うことができる。また、簡単な工具を使用するポンチング等により実施可能なかしめ部40で止めキー30の固定を行うようにしたので、大掛かりな装置を必要とするスポット溶接による従来の固定と比較すれば、作業性が大幅に向上する。
Accordingly, the shape and processing of the parts are simplified, that is, the processing parts and processing that are complicated and costly are unnecessary, so that reliable fixing can be performed at low cost. In addition, since the locking
さらに、補修などで動翼3を抜き取る必要が生じた場合には、かしめ部40による固定を解除し、上述した固定時と逆の手順で止めキー30を引き抜けばよく、スポット溶接による固定と比較して極めて簡易的である。
Further, when it is necessary to remove the moving
1 ロータディスク
1a 外表面
2 翼溝
3 タービン動翼(動翼)
4 翼部本体
5 プラットホーム
6 翼根
10 凹溝部
11 段差面
20 切欠加工部
21 貫通部
21a 段差面
22 横溝部
23 キー空間部
24 係止面
30 止めキー
31 キー本体部
32 キー固定部
33 面取加工部
40 かしめ部
1
2
4
Claims (2)
前記ロータディスクの外表面に設けた円周方向の凹溝部と、
前記タービン動翼のプラットホームに設けられ、該プラットホームの一端部を半径方向に切り欠いた貫通部と該貫通部から円周方向へ延びる横溝部とを備えて略L字断面形状に形成され、所定の組立位置で前記凹溝部の外周側に重なる切欠加工部と、
前記凹溝部と前記横溝部との間に形成されるキー空間部に挿入されるキー本体部と、前記貫通部と前記凹溝部とに跨って差し込まれるキー固定部とを備えて略L字状断面に形成され、前記タービン動翼毎に設けられる止めキーとを具備し、
前記止めキーを前記貫通部から差し込んで円周方向へスライドさせ、前記キー本体部を前記キー空間部に挿入した後、前記プラットホームの上面部適所にかしめ部を形成して前記止めキーの抜け止めにしたことを特徴とするタービン動翼の固定構造。 A turbine rotor blade fixing structure for preventing side entry type turbine blades assembled by inserting blade roots into rotor blade blade grooves from the rotor axial direction, and moving in the rotor axial direction,
A circumferential groove in the outer surface of the rotor disk;
Provided on the platform of the turbine rotor blade, and having a substantially L-shaped cross-sectional shape including a through-portion in which one end of the platform is cut out in a radial direction and a lateral groove extending in the circumferential direction from the through-portion. A notched portion that overlaps with the outer peripheral side of the concave groove at the assembly position;
A key body portion inserted into a key space portion formed between the concave groove portion and the lateral groove portion, and a key fixing portion inserted across the penetration portion and the concave groove portion, and having a substantially L shape. A stop key formed in a cross-section and provided for each turbine blade,
The locking key is inserted from the through portion and slid in the circumferential direction, and after inserting the key body portion into the key space portion, a caulking portion is formed at an appropriate position on the upper surface of the platform to prevent the locking key from coming off. Turbine rotor blade fixing structure characterized by that.
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